[发明专利]一种提高Al2O3陶瓷与Ti6Al4V合金焊接性能的表面处理方法

说明书

本发明公开了一种提高Al₂O₃陶瓷与Ti6Al4V合金焊接性能的表面处理方法，包括以下步骤：(1)采用Ni‑Ti合金靶材，利用双辉等离子表面冶金方法在Ti6Al4V合金表面制备Ni‑Ti合金层；所述Ni‑Ti合金层包括Ni‑Ti沉积层及互扩散层；(2)利用离子注入方法在Al₂O₃陶瓷表面注入Ti离子；(3)将步骤(1)中制备的Ti6Al4V合金及步骤(2)中经表面处理的Al₂O₃陶瓷，在真空扩散焊设备中实现焊接。本发明利用双辉等离子表面冶金方法和离子注入方法处理后，可直接实现Al₂O₃陶瓷与Ti6Al4V合金的真空扩散焊接，此方法效率高，可大幅度提高真空扩散焊在Al₂O₃陶瓷与Ti6Al4V合金焊接工艺中的应用。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料焊接技术，特别涉及一种提高Al₂O₃陶瓷与Ti6Al4V合金焊接性能的表面处理方法。

背景技术

Ti6Al4V合金因具有比强度高，耐蚀、耐热性能优异等特点，而被广泛用作航空、航天、能源、化工及国防装备等行业中的重要结构材料。然而，由于Ti6Al4V合金摩擦系数高、室温及高温耐磨性差，高温抗氧化性能低等缺点，限制了其作为工业重要结构材料的应用。通过改进Ti6Al4V合金的熔炼技术和化学组成来进一步提高其使用性能又存在一定的困难。Al₂O₃陶瓷是现生产量最大、应用最广的陶瓷材料，具有高硬度，优良的耐磨损、耐腐蚀、耐高温性能等优良性能，被广泛应用于航空、航天等领域。然而，Al₂O₃陶瓷加工性能差，延展性和冲击韧性低，脆性大，限制了Al₂O₃陶瓷在各行业的应用。将Al₂O₃陶瓷与Ti6Al4V合金连接起来，实现Al₂O₃陶瓷与Ti6Al4V合金性能上的互补，以期获得兼具陶瓷和Ti6Al4V合金各自优异性能的陶瓷-金属复合构件。但是，由于Ti6Al4V合金与Al₂O₃陶瓷之间弹性模量和热膨胀系数的不同导致的界面应力突变和残余应力问题。焊接后陶瓷-Ti6Al4V合金界面能否形成强化学结合、物理结合或冶金结合，保证接头的可靠性。如何保证Al₂O₃陶瓷与Ti6Al4V合金的焊接强度成为限制二者焊接的关键问题。